基于Zigbee的智能温室大棚管理系统开发设计方案

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基于ZigBee的智能农业温室大棚系统的设计

基于ZigBee的智能农业温室大棚系统的设计作者：刘雪飞来源：《经济技术协作信息》 2018年第20期一、背景及意义我国是一个农业大国，农业的发展备受国家和社会重视。

近年来，农业温室基础设施发展迅速，但是在自动监控方面仍存在着诸多问题。

例如大棚覆盖区域较大，就需要大量的传感器节点构成大型监控网络，通过各种传感器采集诸如空气湿度、光照度、温度、土壤湿度、pH值、EC值等信息。

传统的温室监测与控制系统多采用有线连接或众多节点互相独立，这种传统方式布线复杂，使温室内线缆纵横交错、使用不便、安装维护困难、可靠性差等问题。

无线传感器技术满足温室应用需求可以代替有线连接。

在物联网高速发展的今天，众多智能家居已经将物联网技术推向了一个高潮，那么农业技术领域也可以承载物联网的高速列车得到长足的发展。

利用ZIGBEE无线技术，可以将传感器整合到无线传送网络中：通过在农业大棚内不同位置布置多个温度、湿度、光照、等传感器，对棚内环境进行检测，数据整合、预测从而对棚内的温湿度，光照等进行自动化控制。

通过更加精细和动态监控的方式，来对农作物进行管理，更好的感知到农作物的环境，达到高度自动化生产状态，提高资源利用率和生产力水平。

二、现存问题1．首先是成本较高。

一套智能化的控制系统成本主要包括硬件成本、运行成本和维护成本。

硬件成本包括各仪器仪表、通信线缆等。

2．其次是布线复杂。

温室中有大量分散的传感器和执行控制机构，这些装置的设置不仅数量大而且分布广，当温室内生产的果蔬作物更替时，可能需要改变这些装置的物理位置，而错综复杂的线路也需要重新铺设，工作量较大，任务繁琐。

3第三，故障解决难。

当数据处理中心无法正常接收数据时，很难知道是线路问题还是节点故障。

另外，目前的控制系统多采用基于现场总线的分布式模式，当总线出现故障时，虽然各控制节点尚能正常工作，但是上位机却无法正常管理整个网络。

三、实现方案1ZIGBEE技术。

ZIGBEE技术是IEEE（美国电子和电气工程师协会）研发的新一代无线通讯技术。

基于Zigbee技术的农作物温室大棚监控系统的设计和实现

参考内容
一、引言
随着科技的不断发展，智能化监控系统在许多领域得到了广泛的应用。特别是在农业领域，温室大棚监控系统的应用对农作物的生长和产量有着重要的影响。 ZigBee作为一种低功耗、低成本、高可靠性的无线通信技术，为农业温室大棚监控系统的设计与实现提供了新的解决方案。
二、系统设计
基于ZigBee的农业温室大棚监控系统主要包括传感器节点、ZigBee协调器、数据传输模块和上位机软件。
二、技术ห้องสมุดไป่ตู้述
Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信技术。它具有低功耗、低成本、高可靠性、大容量等特点，非常适合于智能家居、工业自动化、农业等领域。在农作物温室大棚监控系统中，Zigbee技术可实现传感器数据的实时采集、设备控制以及数据传输等功能。
三、系统设计
四、系统实现
1、部署方案
在温室大棚内，根据需要布置温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2 传感器，并将传感器数据通过Zigbee模块传输到监控中心。监控中心部署有接收器和显示设备，方便工作人员实时监测大棚环境参数。
2、操作方法
工作人员可通过监控中心的显示设备实时查看各个温室大棚的环境参数。根据需要，可通过监控中心对温室大棚进行控制，如调整通风设备、灌溉系统等。同时，监控中心可对历史数据进行记录和分析，以便更好地了解农作物生长情况和优化温室环境。
2、网络构建
基于Zigbee技术的温室大棚监控系统采用星型网络结构。每个温室大棚作为一个独立的网络节点，节点上布置有多个传感器和Zigbee模块。通过Zigbee模块将传感器数据传输到监控中心，监控中心通过显示界面展示环境参数。
3、数据传输
系统采用无线传输方式，通过Zigbee模块将传感器数据传输到监控中心。数据传输采用UDP协议，具有较低的延迟和较高的可靠性。同时，监控中心可对各个温室大棚的环境参数进行实时监测，并根据需要对大棚环境进行调整。

基于ZigBee技术的农业大棚灯光智能控制系统

实用第一f智慧密集■BBaSEIEieSI3l3BBI3SeSBI3BBEIISBBBI3BI9@SI3eSI3aiSieEISeBI3ei3iaEIBBeBI3BaEIEII3SS@ieEl®基于ZigBee技术的农业大棚灯光智能控制系统杜冬雨，任淑霞，李廉杰（天津工业大学计算机科学与软件学院，天津300387）摘要：科技兴农是农业发展的必由之路，通信技术融入到传统农业大棚环境监测是其典型代表。

为确保农业大棚设置合理的照明系统，必须对大棚內光照强度进行精度监测。

针对当前棚內照明强度不能调节、布线复杂、成本高等缺点，提出了一种基于ZigBee技术的智能灯光控制系统。

采用了TI公司的无线射频芯片CC2530作为系统的硬件平台，根据农业大棚的实际场景对协议栈Z-Stack进行修改，利用拓扑网络实现自动组网，所提出的智能灯光控制系统具有低成本、低功耗的特点，此外，也可以在其他以无线传感网络为依托的场合中有一定的应用，具有良好的拓展功能。

关键词：智慧农业大棚；光源监测；无线传感器网络；ZigBee技术1研究背景我国是农业大国，农业关系着国民生计，传统农业生产过程受到自然资源和土地资源的限制，而且农户仅凭经验判断作物生长环境，无法精准满足作物生长所需的条件[1]O智慧农业大棚是依靠科技将农业做大做强,其改变了传统农业的发展方式，可以人为为农作物生长提供所必须的条件[2]O光照是农作物生长的关键因素之一，传统的照明控制系统一有线控制系统，存在能耗高、布线复杂繁琐、可扩展应用性差，安装维护维修成本高等缺点。

随着科学技术的发展，智能化照明系统不仅能够满足作物对照明的基本需求，同时还具有能够改善照明的质量、减少大量的能源消耗、环境友好，安装维护维修费用低等众多优点。

智能的灯光控制系统和传统方式上的灯光控制系统对比，有众多优势。

首先，和传统照明方式中的一个开光控制一个工具，或者一个总开关控制所有灯具照明相比，智能的灯光控制可以实现更为人性化的操作[3]，它在不同的环境下做出不同的响应，改变了一开即开、一关即关的状态，这样对于不同的灯具也有一定的好处，可以在提高工作效率的同时延长灯具的使用时间。

基于Zigbee无线网络智能温室控制系统的设计

基于Zigbee无线网络智能温室控制系统的设计任冬冬;胡斌;王玉超;傅振涛;黄萌【摘要】本文设计了一个基于ZigBee无线网络的单片机智能温室控制系统,本智能系统可通过各种传感器实时监测温室环境内各类环境因子(包括温度、湿度、光照强度、CO2浓度等),并将其数据通过Zigbee无线网络传输至控制系统单片机,由无线网络将控制系统发出指令传送至相应的执行机构,实时调节温室环境,保证温室永远处于一个对农作物最为有利的生长环境.本系统很好的解决了实时数据监测的问题,改变了过去只靠操作人员通过观察作物生长状态而进行测报的相对落后状态,对生产作物进行即时的自动监测,促进生产资源集约高效利用,从而能够大幅度提高的农业生产力.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2017(000)029【总页数】3页(P45-46,48)【关键词】无线网络;ZigBee;智能温室;无线传输【作者】任冬冬;胡斌;王玉超;傅振涛;黄萌【作者单位】衢州学院,浙江衢州 324004;衢州学院,浙江衢州 324004;衢州学院,浙江衢州 324004;衢州学院,浙江衢州 324004;衢州学院,浙江衢州 324004【正文语种】中文【中图分类】TP277近年来,农业作为国家优先发展产业正受到各级政府的高度重视,增加亿万农民收入是我们国家当前的基本国策,农业现代化是我们追求的目标,基于计算机和自动化技术的智能温室是农业现代化的一个重要方面。

温室为农作物提供了一个能透光、保温(或加温)适于生长的环境。

特备是在不适宜植物生长的季节，温室能提供生育条件和增加产量，还用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。

温室内存在各种变量参数(如温度、湿度等)，是一个多变量、多耦合、非线性、大滞后的复杂动态系统，需要由各种检测装置对环境因子进行检测，但往往检测出环境发生变化时再由执行机构来改变温室环境是滞后的，并不能实现实时监测实时调节。

因此建立一个有预见性、及时的控制系统来调节温室环境，以提供最为合适的农作物生长环境是非常有必要的。

基于单片机的智能温室大棚系统设计与实现

基于单片机的智能温室大棚系统设计与实现1. 引言1.1 研究背景智能温室大棚系统是利用先进的单片机技术和传感器技术来实现对温室环境的监测和控制的系统。

随着全球气候变暖和粮食供应压力的增加，智能温室大棚系统的研究和应用变得越来越重要。

当前，传统的农业生产方式已无法满足不断增长的粮食需求，而智能温室大棚系统的出现为农业生产带来了革命性的改变。

传统的温室大棚产品受限于人工操作和环境条件的限制，往往无法实时监测温室内外环境的变化，导致温室作物生长过程中出现问题。

设计并实现基于单片机的智能温室大棚系统具有重要的意义。

通过引入单片机技术和传感器技术，智能温室大棚系统可以实现对温室内外环境参数的实时监测和控制，如温度、湿度、光照等。

智能温室大棚系统还可以实现远程监控和控制，为农业生产提供更便捷、高效、智能化的解决方案。

研究基于单片机的智能温室大棚系统具有重要的理论和实际意义。

1.2 研究目的研究目的是基于单片机的智能温室大棚系统设计与实现。

通过研究，旨在利用现代科技手段提高温室大棚的自动化程度，提升温室作物的生产效率和质量。

具体目的包括：1. 设计一套智能温室大棚系统，实现温室环境监测、控制和调节功能，实现对作物生长环境的精细化管控；2. 研究温室大棚系统中的传感器和执行器的选择、布局及调试方法，确保系统的稳定性和可靠性；3. 开发相应的软件模块，实现对温室大棚的智能控制，包括自动化灌溉、通风、照明等功能；4. 测试系统的性能，评估系统在实际作物种植环境中的使用效果和稳定性；5. 为农业生产提供更加智能、高效的技术手段，推动农业现代化发展，提升粮食生产能力和质量。

1.3 研究意义智能温室大棚系统的研究意义主要体现在以下几个方面：智能温室大棚系统的设计与实现能够有效提高农作物的产量和质量。

通过智能温室大棚系统，我们可以实现精确的环境控制，包括温度、湿度、光照等参数的实时监测和调节，从而为作物提供更适宜的生长环境。

基于ZigBee技术的温室大棚系统的设计

编号：１００１ — ９９４４（２０１７）０２ — ００４１ — ０４
ＤｅｓｉｇｎｏｆＧｒｅｅｎｈｏｕｓｅＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＺｉｇＢｅｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
实时监控温室大棚里的环境信息，实现温室大棚系统的无线远程监控．达到智能化、自动
化的管理功能
关键词：Ｚ１ｇＢｅｅ技术；数据传输；温室大棚环境监控系统；Ｗ１ｎＣＣ；ＡＲＭ
随着我国经济的快速发展，作为一个传统的农
业大国，提高它的经济效益是现阶段农业发展的迫
系统采用上位机ＷｉｎＣＣ友好的人机交互界面，对下位机上传的数据实时监控，根据相关的数据处理分
切需求。基于此．发展智能温室大棚变得十分有意义。科技的进步使无线传感网络在此领域中具有广
ＹＥＭｅｉ — ｓｏｎｇ，ＸＩＡＯＳｈｉ — ｄｅ，ＺＨＡＮＧＺｈｉ－ｆｅｎｇ，ＺＨＡＯＹａｎｇ，ＷＡＮＧＨｏｎｇ－ｙａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）

基于ZigBee的蔬菜大棚无线监控系统设计

关键词：监控系统；蔬菜大棚；无线传感器网络；ＺｉｇＢｅｅ；ＣＣ１１１０
中图法分类号：ＴＰ３９３文献标识号：Ａ文章编号：１０００ — ７０２４（２０１３）０３ — １１２６ — ０６
ＤｅｓｉｇｎｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＺｉｇＢｅｅｆｏｒｖｅｇｅｔａｂｌｅｓｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ
２０１３年３月
计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ பைடு நூலகம்ＡＮＤＤＥＳＩＧＮ
Ｍａｒ．２０１３
第３４卷
第３期
Ｖｏ１．３４ＮＯ．３
基于ＺｉｇＢｅｅ的蔬菜大棚无线监控系统设计
王军，孙健程，曾静（１．沈阳化工大学计算机科学与技术学院，辽宁沈阳１１０１４２；
ＷＡＮＧＪｕｎ，ＳＵＮＪｉａｎ－ｃｈｅｎｇ，ＺＥＮＧＪｉｎｇ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆｏｍｐＣｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｃｈｅｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１４２，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１４２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｄｉｆｆｉｃｕｌｔｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｈｉｇｈｃｏｓｔｏｆｔｈｅａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｖｅｇｅｔａｂｌｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｃａｂｌｅ，ａｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎ — ｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｃｃｏｒｄｓｗｉｔｈＺｉｇＢｅｅｓｔａｎｄａｒｄ．Ａｎｄｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅ，ｌｏｗｃｏｓｔ．＂Ｗｈａｔ ’Ｓｍｏｒｅ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃｏｕｌｄａｃｈｉｅｖｅｔｏｃｏｌｌｅｃｔｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｔｈｒｏｕｇｈｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｏｄｅ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｄａｔａｃａｎｂｅｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｔＯｔｈｅｓｅｒｖｅｒ，ｓｔｏｒａｇｅａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｂｙｗｉｒｅｌｅｓｓｍｕｌｔｉ－ｈｏｐｎｅｔｗｏｒｋ．Ａｎｄｉｔｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｓｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙ．Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ，ｔｈｅｒｅａｌｄｅｖｉｃｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｔｅｓｔｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｓｐｏｔｔｅｓｔｐｒｏｖｅｔｈａｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔ，ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｃｈｉｅｖｅｓｔｈｅｅｘｐｅｃｔｅｄｇｏａ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ｖｅｇｅｔａｂｌｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ；ＺｉｇＢｅｅ；ＣＣ１１１０

基于Zigbee技术的蔬菜大棚管理系统设计

现在我们生活在一个智能化的世界中，其中单片机等计算机技术是功不可没的一部分。单片机是单片微型计算机的简称，其功能强大、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点使其成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。它比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域都有其身影。采用单片机来对农业大棚中的温湿度进行监测、控制等，不仅具有简单方便、控制性强和实时性高等优点，而且可以大幅度提高被控温湿度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量，而且单片机对温湿度的控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。因此，本课题围绕基于单片机的温室大棚控制系统展开了应用研究工作。
图2-2数据采集节点工作流程图
数据采集节点是定时的(默认设置成10S采集一次温湿度数据)采集数据，这个时间间隔是可以网络中的基站向温湿度传感器节点发送重新设置时间间隙的控制命令来完成设置的。PPP(Point-to-PointProtocol)协议是在设计和实现网络中基站节点功能所要用到的技术。PPP协议是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。传感器应用了其技术从而实现了数据的接力传送，从而提高了网络通信的效率[4]。
关键词：Zigbee；实时监控；无线通信；数据库；智能化
ManagingSystem of Greenhouses Based on Zigbee

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第一届山东省物联网应用设计大赛设计方案文档基于Zigbee的智能温室大棚管理系统Intelligent Greenhouse Control System based on Zigbee设计方案参赛学校：青岛农业大学作者：王文刚张增伟孙琳指导教师：王蕊2014年06月20日目录摘要 (I)A BSTRACT............................................................................................................................................ I I 第1章快速说明.. (1)1.1智能大棚系统总体设计 (1)1.2硬件系统模块与器件选用 (3)1.3软件系统结构 (8)1.4中间件系统结构 (9)第2章方案立项 (11)2.1立项背景与意义 (11)2.2项目核心技术概述 (12)2.3项目研究目的与内容 (15)第3章硬件系统的设计与实现 (17)3.1智能大棚硬件系统结构 (17)3.2传感模块与数据存储模块电路设计 (18)3.3无线通信模块设计 (21)3.4显控模块电路设计 (25)3.5电源模块电路设计 (26)第4章软件系统的设计与实现 (28)4.1驻场管理系统 (28)4.2远程控制系统 (30)第5章中间件系统的设计与实现 (32)5.1中间件系统功能 (32)5.2中间件系统软件开发 (33)第6章作品成果展示 (35)第7章方案创新 (37)参考文献 (1)摘要我国是农业大国，人口总数占世界总人口的1/5，因此，农作物的优质高产对国民经济的意义重大。

目前，国内对农业大棚的管理主要采用传统的人工管理方式，即管理人员根据生产经验周期性地手动调节光照、温度、湿度等作物生长指标，并进行人工灌溉、施肥等培植操作。

这种方式需要较高的管理成本，还会带来生产效率低下、资源浪费以及环境污染等一系列问题。

因此，针对农业大棚传统管理方式的弊端，本项目研究开发了基于LPCXpresso-LPC1115 （Cortex-M0）硬件平台的农业大棚智能管理系统。

本系统设计了光感、温度、湿度等传感器节点，实现对大棚内环境参数的全天候监测。

并利用Zigbee无线传输技术，将监测数据实时传送至监控中心和管理网站。

管理人员通过网络或中间件系统即可实现对农业大棚的远程控制和科学有效地管理。

本项目的研究，适应我国农业由传统农业向精准农业转型的迫切需求。

项目成果的应用，将会大幅度降低农业大棚管理的人工成本，有效提高农作物的生产和流通效率。

关键词：智能大棚；Zigbee技术；嵌入式系统；LPC1115AbstractChina is a big agricultural country, which share 1/5 of the world's total population with a great demand of food. The high yield and quality of crops are great significance to the national economy. However, the current managements of our country are behindhand; it mainly relies on the people to watering, fertilizing and so on. The administrators regulate the light, humidity, temperature manually basing on their own experience. This way increased the cost of labor, causing a series of problems such as the low products efficiency, the waste of resources and the environment pollution.In order to change this situation, adjust the agricultural production structure, accelerate our country’s agriculture from the traditional mode to the modern one, we carried out the development of intelligent greenhouse system. This system is based on LPCXpresso-LPC1115 (Cortex-M0) embedded system processor using Zigbee wireless transmission technology, light, humidity and temperature sensor, to achieve the function of indoor automatic management of the crops scientifically and precisely, which will greatly reduce the labor cost, increase enhance productivity.Key words: Intelligent greenhouse; Zigbee technology; Embedded system; LPC1115第1章快速说明1.1 智能大棚系统总体设计1.1.1 系统功能与指标本项目设计的智能温室大棚管理系统可实现的功能与指标，如表1-1所示：表1-1 系统功能模块与指标本项目的设计目标是研制一套能够实现大范围全自动养植的温室大棚系统，即在无人直接参与的条件下，通过预设参数进行自动管理和控制。

同时，大棚所有者或管理员还可以足不出户地通过客户端的软件系统对大棚环境进行远程控制和调节。

在本项目的设计过程中，需重点解决的是大棚传感器节点与主控系统通过Zigbee实现通信，并按照协议进行数据交换和命令执行的问题。

同时，大棚环境能够受远程系统的控制和调节，即由远程系统下达相关指令先通过互联网再通过Zigbee传输到大棚节点上完成相应的任务。

1.1.2 系统架构本项目设计的智能温室大棚系统的下位机由系统程序、主控制电路模块、串口模块、Zigbee无线传输模块、温度传感器模块、湿度传感器模块、光照传感器模块组成；下位机由管理员系统、远程销售管理控制一体化网站组成；上位机和下位机之间由中间件连接。

系统使用串口指令作为驱动，管理员通过站点或管理员界面向中间件发送指令，中间件就通过串口控制Zigbee节点，相应的Zigbee节点对大棚中的Zigbee进行控制，分别控制传感器系统或是调节系统。

传感器系统将大棚中的温度、湿度、光照信息进行采集后进行反馈，而调节系统则可以直接对喷灌、滴灌、补光、通风等控制开关进行控制，并执行相应的操作。

智能温室大棚的系统架构和具体组成如图1.1和图1.2所示：图1.2 智能温室大棚系统组成1.2 硬件系统模块与器件选用1.2.1 控制模块和继电器模块1、控制模块考虑到整个系统的综合性和可操作性，控制模块我们采用了LPC1115作为主控芯片，LPC1115处理器拥有42个GPIO引脚以及其他丰富的外设，作为触摸屏我们使用了24个引脚之外，还可以利用其他GPIO引脚进行开发，提高芯片的利用率。

LPC1115以Cortex-M0为核心处理器，属于32位微控制器，主要面向8/16位微控制器的应用，具有高性能、低功耗、简单指令集和统一编址寻址等优点，相对于市场上存在的8/16位架构来说，它有效地降低了代码长度。

它不仅能执行基本的控制任务，而且能进行复杂的运算。

执行效率的提高直接转换为能耗的降低。

LPC1115作为LPC1100系列的一种，内部资源非常丰富，简要介绍如下：(1) 多达42个带有配置上拉/下拉电阻的通用GPIO，驱动电流可达20mA；(2) 具有一个增强快速模式(FM+)I2C接口，4个通用定时器/计数器，8通道10位ADC；(3) 32KB片上Flash可编程存储器，高达8KB的SRAM；(4) 一个RS-485/EIA-485标准的通用异步串行收发器，两个具有SSP特性的SPI接口；(5) 拥有集成PMU(电源管理单元)，可自动调整其内部的电压调节器，以降低睡眠、深度睡眠和深度掉电模式期间的功耗。

2、继电器模块智能大棚选定SRD-05VDC-SL-C继电器模块进行电压的转换，工作原理如图1.3所示：图1.3 继电器模块原理图1.2.2 传感模块和数据存储模块1、传感模块在大棚作物的生产过程中，温度的控制至关重要，持续的低温很不利于植物生长和发育，它会降低光合作用的速度，使矿物质的吸收迟缓，使得植物的器官代谢活动受到抑制，导致农作物生长发育缓慢，甚至导致叶面坏死现象。

同理，温度过高同样对温度有着致命的影响，特别是在开花的时候。

在高温的驱使下，植物的光合作用减弱，呼吸作用加强，过分的高温使得植物的两个过程产生严重紊乱，植物生长速度加快，增加了体内蛋白质的凝聚水平，长时间的高温亦可加速植物的死亡。

同样，湿度对作物生长的影响不可忽视。

空气的湿度影响着植物蒸腾作用是否能顺利进行，湿度过高，蒸腾作用减弱，植物体内养分供给不足，植物体会变得发黄脆弱，缺乏营养。

同理，蒸腾作用过大，使得作物的水分和矿物质蒸发过快，植物会出现萎蔫现象。

因此，温湿度的控制对于智能大棚的功能来说至关重要。

本项目设计的系统选用的是DHT11数字温湿度传感器，DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。

它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与高性能8位单片机相连接。

每个DHT11都在极为精准的湿度校验室进行校准。

DHT11具有4针引脚、电源VCC、地GND、数据端DATA 和空端NC。

DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步，一次通讯时间5ms左右。

智能大棚系统要求温湿度传感器具有较高的可靠性和稳定性以及数据的实时测量，DHT11能够较好的满足这一要求。

植物所需的绝大部分水分是通过吸收土壤水分得到的，只有根系吸水的速率与蒸腾速率平衡，水流才能继续进行，植物保持充分的水胀状态；一旦吸水速率低于蒸腾速率时，植物就开始失水，失去膨压而凋萎。

所以土壤中水分是决定作物能否正常生长的重要因素，因此保持大棚中土壤水分适宜是智能大棚构建的重要因素。